problemy modelowania procesów w przechowalni ziemniaków

Problemy modelowania procesów...
Uzyskana w ten sposób postać transmitancji operatorowej, opisującej proces wymiany
ciepła w ziemniakach jest przybliżonym, uproszczonym opisem własności dynamicznych
badanego procesu.
6. Na podstawie przebiegu charakterystyk częstotliwościowych (rys. 1) należy graficznie
wyznaczyć parametry transmitancji, tzn.: współczynnik wzmocnienia K, stałą czasową
T1 oraz opóźnienie czasowe To dla różnych wysokości x warstwy bulw. Przykładowo
dla x = 6m K = 2.437, T1 = 280h, To = 0.026h.
7. Badania eksperymentalne wykazały, że temperatura powietrza w kanale wentylacyjnym
po załączeniu wentylatora zmienia się wykładniczo od wartości początkowej (przed
załączeniem wentylacji) do wartości temperatury powietrza nawiewanego. Zmianę tę
można opisać wzorem:
tpn = A[1 – e -(τ/T) ]. (20)
Znając zależność (20), możemy wyznaczyć czasową charakterystykę skokową
tzi = AK [1+(1/(T–T1))(Te -τ/T – T1e -τ/T1 )] , (21)
opisującą zmiany w czasie temperatury ziemniaków i stanowiącą szukane rozwiązanie
równania (1).
Wadami omówionej wyżej metody rozwiązywania równań, tworzących matematyczny
model procesów wymiany ciepła i masy w warstwie ziemniaków jest to, iż:
– współczynniki rozwiązań wyznaczane są mało dokładną metodą graficzną,
– metoda ta nie gwarantuje adaptacji rozwiązań, do zmieniających się podczas
przechowywania warunków, np. do zmieniającej się masy ziemniaków.
Współczynnikami rozwiązań (zależność 21) nie są bowiem parametry charakteryzujące
własności termiczno-wilgotnościowe ziemniaków i powietrza je otaczającego, umożliwiające
adaptację rozwiązań, lecz teoretyczne parametry uproszczonej transmitancji operatorowej
(wzór 19). Czynniki powyższe powodują małą dokładność uzyskanych rozwiązań.
Wyniki badań eksperymentalnych wykazały, że uzyskane rozwiązania układu równań
(1–4), za pomocą omówionej wyżej analityczno-graficznej metody częstotliwościowej nie
gwarantują dokładnego sterowania mikroklimatem w przechowalni ziemniaków, a ich
stosowanie grozi zniszczeniem ziemniaków.
Wymienione tu trudności można pokonać, wykorzystując symulację komputerową do
rozwiązania układu równań (1–4). W tym celu należy posłużyć się specjalistycznym oprogramowaniem,
np. pakietem programowym MATLAB. Pakiet ten umożliwia opracowanie
komputerowego modelu warstwy ziemniaków [Wachowicz, Dudzicz 1998].
Uzyskane rozwiązania równań, tworzących model warstwy są dokładniejsze. Tym
samym sterowanie mikroklimatem jest precyzyjniejsze i straty masy bulw niższe, zaś ich
jakość lepsza, w porównaniu z metodą analityczno-graficzną.
Podsumowanie
1. Dokładność modelu procesów wymiany ciepła i masy zachodzących w warstwie ziemniaków
zależy od:
– postaci zależności dqres/dτ przyjętej podczas formułowania modelu,
– – wartości współczynników wnikania ciepła α i masy β pomiędzy ziemniakami
i otaczającym je powietrzem,
– metody rozwiązywania równań stanowiących model warstwy.
267